Page technique: l'alimentation et l'échappement

l'alimentation et l'échappement

Les principes de la suralimentation et le boîtier régulateur ( wastegate )

Dans un moteur classique, la quantité de carburant admise dans les cylindres est limitée dans le rapport de combustion par la quantité d'air aspiré. La proportion du mélange air-essence ne pouvant pas varier, il faut donc, pour obtenir une suralimentation, comprimer l'air avant le carburateur ou le papillon des gaz ( moteur à injection ). Ce gavage en air peut être obtenu, à l'aide d'un compresseur entrainé par le moteur ( consommation d'énergie importante ). Ou par un turbocompresseur utilisant l'énergie cinétique des gaz d'échappement ( puissance perdue négligeable ). Ceci aboutit à une meilleure exploitation de l'énergie, vu que la pression des gaz d'échappement dépend fondamentalement de la charge moteur et que les gaz sortent à très grande vitesse. La détente des gaz est convertie en énergie mécanique par la turbine d'échappement. Ci-contre un turbo en coupe côté turbine d'échappement. Coupe d'un turbo côté turbine d'échappement.
Grâce à la turbine d'admission, on favorise le remplissage sous pression des cylindres, améliorant ainsi le rendement du moteur. Un moteur turbo fournit plus de puissance et de couple qu'un moteur atmosphérique à régime égal au delà de 3000 tr/mn.Un turbo est constitué d'un double corps qui contient un arbre reliant deux turbines. Une d'elles tourne grâce aux gaz d'échappement et l'autre comprime l'air d'admission. L'arbre tourne à de très hautes vitesses et nécessite un graissage continue de haute qualité.
Vue turbine d'admission Vue des turbines
Légende
Flasque en "V" V-Band
Cavité d'eau Water pocket
Carcasse centrale Center housing
Orifice de graissage Oil feed hole
Roulement Bearing
Bague de retenue Retaining ring
Bague de piston Piston ring
Cavité d'huile Oil pocket
Gaz chauds Hot gas

Il y a trois problèmes simples inhérents dans la turbocompression:

turbo Pour ceci on fait appel au boîtier régulateur ou "wastegate" ( 3 ) , qui agit en ouvrant un clapet by-pass ( 4 ) dans le corps de la turbine d'échappement ( 5 ) de manière à ce que tous les gaz ne passent pas à travers elle, appliquant ainsi la réalimentation négative nécessaire au système. Le by-pass est fermé au repos. Tous les gaz d'échappement passent par la turbine d'échappement, mais comme il faut la faire tourner, ses aillettes étants plus ou moins lisses et droites, il y a une sortie à l'échappement et aux faibles régimes moteur il n'y a pas beaucoup de débit de gaz, le turbo ne tourne quasiment pas et il n'y a pas suralimentation. Dès que l'on atteint un certain régime, appelé "régime d'accrochage" ( environ 2200 tr/mn ), le turbo commence à fonctionner, il y a assez de gaz d'échappement pour faire tourner suffisament vite la turbine. Le turbo souffle.
Schéma de suralimentation ( montage d'origine )
La régulation se fait grâce au clapet by-pass ( 4 ), de manière à ce que quand il y a une pression déterminée ( 0.7 bar d'origine ) au niveau de l'admission . Il commence à s'ouvrir, laissant passer quelques gaz d'échappement sans faire tourner très vite la turbine, c'est pour celà que la pression du turbo ne peut plus monter. A 1.0 bar on suppose qu'il est totalement ouvert, mais, si ce n'est pas le cas, à 1.1 bar nous avons entre le turbo et l'échangeur un pressostat ( 6 ) qui en principe coupe l'allumage via un relais... La "wastegate" ( 3 ) agit par conversion de la pression en action mécanique sur sa tige permettant de réguler la suralimentation. C'est pour celà que sur certains GTT de serie, l'aiguille du manomètre de la pression turbo ( 12 ) monte un petit plus haut que d'autres, car ce réglage a une certain jeu ou tolérance.

Laisser le moteur au ralenti quelques instants avant de l'arrêter

Les faibles tolérances des paliers du turbo lui permettent de tourner très vite quand l'ensemble arbre et paliers sont à leur température de fonctionnement. Quand on démarre le moteur, l'huile met un peu de temps à arriver et à lubrifier correctement le turbo. Et de plus, les hautes températures que peut supporter la carcasse du turbo ne sont pas atteintes brusquement ( risque de choc thermique et grippage ).

C'est la raison pour laquelle il faut laisser chauffer le moteur avant d'utiliser le turbo. Pas de grands coups d'accélérateur. Utiliser peu le turbo en absolu jusqu'à que l'indicateur de température indique 60°C (1/3 de l'échelle) et le faire travailler de manière graduelle, pas simplement en accélérant à fond.

Quand on va arrêter la voiture, surtout si l'on vient d'utiliser la voiture à allure soutenue, le turbo est à très haute température.

Turbo à pleine charge Image d'un turbo porté au rouge sur un banc de puissance moteur.

Si on arrêtait le moteur et qu'on le laissait refroidir, l'huile qui reste dans le turbo brûlerait, en créant des dépôts solides dans les paliers. Et bien sûr, si on arrêtait le moteur très vite, le turbo tournant, il serait tout d'un coup sans lubrification et ses paliers seraient rapidement usés par trop de frottement. Qui dit usure, dit réduction, jeux, fuites aux paliers et un moteur qui brûle de l'huile ! Un échange-standard côute cher ( ~ 500 Euros ). Un turbo neuf est hors de prix !

C'est pourquoi il faut laisser le moteur tourner au ralenti quelques secondes avant de l'arrêter. Le Renault 21 Turbo a une pompe à eau électrique qui fonctionne après avoir stoppé le moteur pour refroidir le turbo et éviter ce problème. J'ai installé la fameuse pompe sur mon GTT.

Comparaison avec la R5 Alpine Turbo

Il y a deux manières de monter un turbo. Le GTT utilise un carburateur soufflé ( Air » turbo » carburateur » moteur ) et le papillon du carburateur est juste au dessus du moteur, on peut donc couper brutalement le mélange "air/essence". Mais l'ancienne R5 Alpine Turbo a un carburateur aspiré ( Air » carburateur » turbo » moteur ). De cette manière, il y a une colonne gazeuse de mélange entre le papillon et le moteur, l'effet de la décélération n'est pas immédiat. La moindre solicitation sur l'accélérateur et le moteur reprend très vite des tours. C'est une cause fréquente de sorties de route et dur à maîtriser ! Au contraire, le GTT décélére très bien et offre un bon frein moteur. Mais, Le turbo a une facheuse tendance à accrocher brûtalement surtout avec le montage "Coupe" ! Donc, la prudence est aussi de rigueur avec un GTT, faire attention en réaccélérant dans les courbes surtout par temps humide !

Si l'on n'accélère plus, le moteur brûle peu de mélange , juste la quantité d'essence donnée par le gicleur de ralenti et le peu d'air qui pénètre par l'ouverture positive du papillon de carburateur ( presque fermé ). La pression d'échappement est fonction de la quantité d'air que prend le moteur, qui dépend directement de son régime et de sa taille, mais fondamentalement du volume qu'occupent les gaz produits lors de la combustion utilisant cet air. Avec peu de carburant, peu de pression des gaz d'échappement, le turbo ne devrait pas fonctionner. C'est pour ça que quand on rétrograde, quelque soit le régime moteur, la pression turbo ne monte pas.

De plus, le système de pilotage du Turbo du GTT n'est pas aussi simple, avec des tuyaux ( pression d'admission et d'échappement ) qui font ouvrir le boîtier régulateur quand c'est nécessaire ( Sauf pour la modification "Coupe" ). Nous avons beaucoup de tuyaux dans le compartiment moteur et ils permettent une utilisation du turbo plus douce, dépendant principalement de la charge ( montage de série ).

Conclusion

La force du GT Turbo vient du fait qu' a cylindrée égale, la voiture d'origine sort 120 Cv, sans les inconvénients de la R5 Alpine Turbo avec 110 CV tout de même ( et une superbe culasse à chambres hémisphériques ! ). Mais, sa grande soeur est et restera une superbe machine tout aussi sauvage !

Le régulateur de pression d'essence

Le carburateur est alimenté par une pompe électrique fixée sur la traverse arrière ( 60 l/h sous 2,5 bars ). La pression d'essence et son débit est régulée en fonction de la pression de suralimentation. La valeur de pression délivrée par le régulateur est au ralenti d'environ 300 mbars. Il comporte un ressort taré et un ensemble membrane/plateau/bouchon.


  1. Arrivée de carburant

  2. Refoulement vers carburateur

  3. Retour vers réservoir

  4. Pression de suralimentation

Remarque:

Ce régulateur assure un bon débit pour les préparations de moins de 140 CV. Autrement, utiliser un régulateur compétition.

Le carburateur

Réglage ralenti et richesse

Réglage du ralenti

Le réglage du ralenti s'effectue sans difficulté majeure à l'aide de la vis de régime (A). Visser pour augmenter le ralenti et dévisser pour le diminuer.

Réglage de richesse ( CO/CO2 )

Le réglage de richesse se fait avec la vis (B).

Réglage de l'ouverture positive du papillon des gaz

Réglage de l'ouverture positive du papillon des gaz

Ouvrir le papillon des gaz et insérer une pige de diamètre 0,75 mm entre sa tranche et son alésage. Le réglage s'effectue à l'aide d'une petite vis située sur le palonnier du papillon des gaz. Visser pour augmenter le jeu et dévisser pour le diminuer.

Réglage de la pompe de reprise

Réglage de la pompe de reprise

Ouvrir le papillon des gaz et insérer une pige de diamètre 5 mm entre sa tranche et son alésage. Le levier de pompe de reprise doit être en fin de course. Si ce n'est pas le cas, corriger ceci à l'aide de l'écrou de réglage. Mettre une goutte de LOCTITE ( frein filet moyen ) pour bloquer l'écrou.

Détail des pièces du carburateur SOLEX 32 DIS

Détail des pièces du carburateur SOLEX 32 DIS

1. Corps
2. Couvercle
3. Joint de couvercle
4. Embase
5. Joint supérieur d'embase
6. Joints inférieurs d'embase et plaque d'isolement thermique
7. Filtre
8. Pointeau
9. Flotteur
10. Injecteur de pompe de reprise
11. Clapet de pompe de reprise
12. Ajutage d'automaticité
13. Gicleur principal
14. Gicleur de ralenti
15. Pompe de reprise
16. Dispositif d'enrichissement de suralimentation
17. Vis de régime de ralenti
18. Vis de richesse
19. Vis de réglage d'ouverture positive du papillon des gaz

Les collecteurs et le turbo

1. Collecteur d'admission
2. Collecteur d'échappement
3. Joint collecteurs/culasse
4. Turbo
5. Boitier régulateur ( wastegate )
6. Thermocontact d'anti-percollation

Retour à la page précédente

Aller à la page suivante